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安徽東霖自動(dòng)化儀表成套有限公司 WZ-L-IHG1氧量分析儀氧化鋯氧量分析儀(Zirconia Oxygen Analyzer),,又稱氧化鋯氧分析儀,、氧化鋯分析儀、氧化鋯氧量計(jì),、氧化鋯氧量表,,主要用于測(cè)量燃燒過(guò)程中煙氣的含氧濃度,同樣也適用于非燃燒氣體氧濃度測(cè)量。在傳感器內(nèi)溫度恒定的電化學(xué)電池產(chǎn)生一個(gè)毫伏電勢(shì),,這個(gè)電勢(shì)直接反應(yīng)出煙氣中含氧濃度值,。 將此分析儀應(yīng)用于燃燒監(jiān)視與控制,將有助于充分燃燒,,減少CO2,、SOx及NOx的排放,從而為防止變暖及空氣污染做出貢獻(xiàn),。同時(shí),,氧化鋯氧量分析儀還可用于氣氛控制,精確控制工藝生產(chǎn)過(guò)程,;采用兩只探頭測(cè)出干氧,、濕氧可以換算出水分含量。
WZ-L-IHG1氧量分析儀氧化鋯氧量分析儀廣泛應(yīng)用于多種行業(yè)的燃燒監(jiān)視與控制過(guò)程,,并且?guī)椭餍袠I(yè)領(lǐng)域取得了相當(dāng)可觀的節(jié)能效果,。應(yīng)用領(lǐng)域包括能耗行業(yè),如鋼鐵業(yè),、電子電力業(yè),、石油化工業(yè)、制陶業(yè),、造紙業(yè),、食品業(yè)、紡織品業(yè),,還包括各種燃燒設(shè)備,,如焚燒爐、中小型鍋爐等,。
氧含量監(jiān)測(cè)
隨著人們環(huán)保和節(jié)能意識(shí)的逐漸提高,,眾多大中型企業(yè)如鋼鐵冶金,、石油化工,、火力發(fā)電廠等,已將提高燃燒效率,、降低能源消耗,、降低污染物排放、保護(hù)環(huán)境等作為提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的重要途徑,。鋼鐵行業(yè)的軋鋼加熱爐,、電力行業(yè)的鍋爐等燃燒裝置和熱工設(shè)備,是各行業(yè)的能源消耗大戶,。因此,,如何測(cè)量和提高燃燒裝置的燃燒效率、確定*燃燒點(diǎn),是十分令人關(guān)心的,。
*燃燒點(diǎn)
供給加熱爐,、鍋爐等加熱設(shè)備的燃料燃燒熱并不是全部被利用了。以軋鋼加熱爐或鍋爐為例,,有效熱是為了使物料加熱或熔化(以及工藝過(guò)程的進(jìn)行)所必須傳入的熱量,,爐子煙氣帶走的物理熱是熱損失中主要部分。當(dāng)鼓風(fēng)量過(guò)大時(shí)(即空燃比α偏大),,雖然能使燃料充分燃燒,,但煙氣中過(guò)剩空氣量偏大,,表現(xiàn)為煙氣中O2含量高,,過(guò)剩空氣帶走的熱損失Q1值增大,,導(dǎo)致熱效率η偏低,。與此同時(shí),過(guò)量的氧氣會(huì)與燃料中的S,、煙氣中的N2反應(yīng)生成SO2,、NOX等有害物質(zhì)。而對(duì)于軋鋼加熱爐,,煙氣中氧含量過(guò)高還會(huì)導(dǎo)致鋼坯氧化鐵皮增厚,,增加氧化燒損。
當(dāng)鼓風(fēng)量偏低時(shí)(即空燃比α減?。?,表現(xiàn)為煙氣中O2含量低,CO含量高,,雖說(shuō)排煙熱損失小,,但燃料沒(méi)有*燃燒,熱損失Q2增大,,熱效率η也將降低,。另外,煙囪也會(huì)冒黑煙而污染環(huán)境,。
所謂提高燃燒效率,,就是要適量的燃料與適量的空氣組成*比例進(jìn)行燃燒。熱效率與煙氣中的CO,、O2,、CO2含量以及排煙溫度、供熱負(fù)荷,、霧化條件等因素有關(guān),。因此,可通過(guò)測(cè)量并控制煙道氣體中CO、O2,、CO2的含量來(lái)調(diào)節(jié)空氣消耗系數(shù)λ,,來(lái)達(dá)到zui高燃燒效率。
燃燒效率控制由來(lái)已久,,上世紀(jì)60年代,,曾廣泛采用CO2分析儀監(jiān)測(cè)煙道氣體中CO2含量來(lái)控制空氣消耗系數(shù)λ以達(dá)到*,但CO2含量受燃料品種影響較大,。70年代后,,逐漸采用煙氣中O2含量或O2含量和CO含量相結(jié)合的方法來(lái)控制燃燒效率。
提高燃燒效率zui直接的方法就是使用煙氣分析儀器(如煙氣分析儀,、燃燒效率測(cè)定儀,、氧化鋯氧含量檢測(cè)儀)連續(xù)監(jiān)測(cè)煙道氣體成分,分析煙氣中O2含量和CO含量,,調(diào)節(jié)助燃空氣和燃料的流量,,確定*的空氣消耗系數(shù)。
測(cè)量煙氣中含氧量的儀表稱為氧分析儀(氧量計(jì)),。常用的氧分析儀主要有熱磁式和氧化鋯式兩種,。
熱磁式
其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別高這一物理特性來(lái)測(cè)定煙氣中含氧量。氧氣為順磁性氣體(氣體能被磁場(chǎng)所吸引的稱為順磁性氣體),,在不均勻磁場(chǎng)中受到吸引而流向磁場(chǎng)較強(qiáng)處,。在該處設(shè)有加熱絲,使此處氧的溫度升高而磁化率下降,,因而磁場(chǎng)吸引力減小,,受后面磁化率較高的未被加熱的氧氣分子推擠而排出磁場(chǎng),由此造成"熱磁對(duì)流"或"磁風(fēng)"現(xiàn)象,。在一定的氣樣壓力,、溫度和流量下,通過(guò)測(cè)量磁風(fēng)大小就可測(cè)得氣樣中氧氣含量,。由于熱敏元件(鉑絲)既作為不平衡電橋的兩個(gè)橋臂電阻,,又作為加熱電阻絲,在磁風(fēng)的作用下出現(xiàn)溫度梯度,,即進(jìn)氣側(cè)橋臂的溫度低于出氣側(cè)橋臂的溫度,。不平衡電橋?qū)㈦S著氣樣中氧氣含量的不同,,輸出相應(yīng)的電壓值,。
熱磁式氧分析儀雖然具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于制造和調(diào)整等優(yōu)點(diǎn),,但由于其反應(yīng)速度慢,、測(cè)量誤差大、容易發(fā)生測(cè)量環(huán)室堵塞和熱敏元件腐蝕嚴(yán)重等缺點(diǎn),已逐漸被氧化鋯氧分析儀所取代,。
傳感器式
氧化鋯(ZrO2)是一種陶瓷,,一種具有離子導(dǎo)電性質(zhì)的固體。在常溫下為單斜晶體,,當(dāng)溫度升高到1150℃時(shí),,晶型轉(zhuǎn)變?yōu)榱⒎骄w,同時(shí)約有7%的體積收縮,;當(dāng)溫度降低時(shí),,又變?yōu)閱涡本w。若反復(fù)加熱與冷卻,,ZrO2就會(huì)破裂,。因此,純凈的ZrO2不能用作測(cè)量元件,。如果在ZrO2中加入一定量的氧化鈣(CaO)或氧化釔(Y2O3)作穩(wěn)定劑,,再經(jīng)過(guò)高溫焙燒,則變?yōu)榉€(wěn)定的氧化鋯材料,,這時(shí),,四價(jià)的鋯被二價(jià)的鈣或三價(jià)的釔置換,同時(shí)產(chǎn)生氧離子空穴,,所以ZrO2屬于陰離子固體電解質(zhì),。ZrO2主要通過(guò)空穴的運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)電,當(dāng)溫度達(dá)到600℃以上時(shí),,ZrO2就變?yōu)榱己玫难蹼x子導(dǎo)體,。 在氧化鋯電解質(zhì)的兩面各燒結(jié)一個(gè)鉑電極,當(dāng)氧化鋯兩側(cè)的氧分壓不同時(shí),,氧分壓高的一側(cè)的氧以離子形式向氧分壓低的一側(cè)遷移,,結(jié)果使氧分壓高的一側(cè)鉑電極失去電子顯正電,而氧分壓低的一側(cè)鉑電極得到電子顯負(fù)電,,因而在兩鉑電極之間產(chǎn)生氧濃差電勢(shì),。此電勢(shì)在溫度一定時(shí)只與兩側(cè)氣體中氧氣含量的差(氧濃差)有關(guān)。若一側(cè)氧氣含量已知(如空氣中氧氣含量為常數(shù)),,則另一側(cè)氧氣含量(如煙氣中氧氣含量)就可用氧濃差電勢(shì)表示,,測(cè)出氧濃差電勢(shì),便可知道煙氣中氧氣含量,。
氧化鋯氧分析儀具有結(jié)構(gòu)和采樣預(yù)處理系統(tǒng)較簡(jiǎn)單,、靈敏度和分辨率高、測(cè)量范圍寬,、響應(yīng)速度較快等優(yōu)點(diǎn),。
煙氣分析儀器應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛,,例如:
熱電廠循環(huán)流化床鍋爐用于燃燒控制室的煙道氣體監(jiān)測(cè); 鋼鐵廠軋鋼加熱爐用于解決降低氧化燒損或脫碳層厚度時(shí)的爐氣氣氛檢測(cè),; 全氫熱處理爐用于檢測(cè)輻射管是否燒穿漏氣,; 研制新型燃燒器(蓄熱式、低NOX式,、輻射管式)時(shí)用于燃燒器結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì)研究,; 汽車尾氣排放檢測(cè);食品行業(yè)水分測(cè)定,; 其他工業(yè)窯爐及垃圾焚燒爐煙氣監(jiān)測(cè),。
主要特點(diǎn)
編輯
1、傳感器氧化鋯鋯頭采用高溫陶瓷焊接技術(shù),,避免了熱應(yīng)力破壞,。
2、氧化鋯探頭采用全321不銹鋼(1Cr18Ni9Ti)護(hù)套,,具有的 耐磨及耐蝕性,。
3、直插式:無(wú)需取樣系統(tǒng),,響應(yīng)快,,有效的降低煙氣中灰份堵塞。
4,、熱擴(kuò)散參比:無(wú)需專門的參比空氣泵,,使用維護(hù)簡(jiǎn)單。
5,、雙參數(shù)設(shè)計(jì):克服國(guó)產(chǎn)氧化鋯性能離散性,,測(cè)量準(zhǔn)確,延長(zhǎng)使用壽命,。
6,、工況在線校準(zhǔn):準(zhǔn)確可靠,單標(biāo)氣在線校準(zhǔn)方便,,工況點(diǎn)可直接標(biāo)定,,測(cè)量精準(zhǔn)。
7,、熱惰性保護(hù):安裝方便,,可熱安裝,對(duì)停啟爐適應(yīng)性強(qiáng),。
8,、元件可拆:元件更換方便,便于維修,,降低使用成本,。
9、多功能顯示:氧含量(%),; 氧電勢(shì),;溫度,本底電勢(shì)參數(shù)數(shù)顯直觀方便
10,、雙量程:同時(shí)具有0-10% 和0-20.6%雙量程,,測(cè)量范圍廣。
11,、雙輸出:同時(shí)具有開關(guān)量節(jié)點(diǎn)輸出和4-20mA兩檔輸出,。
12、負(fù)載大:750歐/4-20mA,便于遠(yuǎn)程安裝,。
13,、本底電勢(shì)可調(diào),調(diào)節(jié)范圍寬,,可隨時(shí)檢查元件老化等參數(shù),。
14、全浮式設(shè)計(jì):共模輸入,,抗電場(chǎng)干擾性強(qiáng),,無(wú)需地線,安裝方便,。
15,、產(chǎn)品系列化適應(yīng)性強(qiáng):可適用于燃?xì)狻⑷加?、燃煤各種爐型,。測(cè)量溫度從室溫至1400度均可選擇到合適的型號(hào)。
氧化鋯氧分析儀的故障現(xiàn)象和處理方法
氧化鋯氧分析儀的故障現(xiàn)象和處理方法
一,、故障現(xiàn)象 儀表示值偏低,。
原因1:樣氣中可能存在可燃?xì)怏w。氧化鋯固體電解質(zhì)工作在600~850度高溫下,,如果樣氣中存在碳?xì)浠衔锏瓤扇冀M分,,將發(fā)生燃燒反應(yīng)而耗氧,故導(dǎo)致儀表示值偏低,。
處理方法:抽樣檢查樣氣,,如果樣氣中的確有可燃?xì)怏w存在,則應(yīng)調(diào)整工況除去可燃?xì)怏w,,或者在樣氣中加裝凈化器除去可燃?xì)怏w組分,。
原因2:探頭過(guò)濾器堵塞、氣阻增大,,影響被測(cè)氣體中氧分子的擴(kuò)散速度,。
處理方法:反向吹掃,、清洗過(guò)濾器,如果不能疏通,,則更換過(guò)濾器,。
原因3:爐溫過(guò)高。
處理方法:檢查校正爐溫,。
原因4:量程電勢(shì)偏高,。
處理方法:利用給定電勢(shì)差校正量程電勢(shì)。
二,、故障現(xiàn)象 儀表示值偏高
原因1:鋯管破裂漏氣,。
處理方法:檢查更換鋯管。
原因2:鋯管產(chǎn)生小裂紋,,導(dǎo)致電極部分短路滲透,。
處理方法:檢查更換。
原因3:鋯管老化,。
處理方法:測(cè)量鋯管內(nèi)阻,,方法是在儀表規(guī)定的工作溫度下,用數(shù)字萬(wàn)用表檢測(cè)兩電極引線間的阻值,,一支新的鋯管內(nèi)阻應(yīng)小于50歐姆,,如果鋯管內(nèi)阻大于100歐姆時(shí),可適當(dāng)提高爐溫繼續(xù)使用,。若儀表誤差過(guò)大,,超出允許誤差范圍時(shí),應(yīng)更換鋯管,。
原因4:爐溫過(guò)低,,造成鋯管內(nèi)阻過(guò)高。
處理方法:檢查校正爐溫,。
三,、故障現(xiàn)象 儀表無(wú)指示。
原因1:電爐未加熱,。
處理方法:檢查溫度控制電路的加熱器,、熱電耦等,找出電爐不加熱的原因,,處理之,。
原因2:信號(hào)輸出回路開路。
處理方法:檢查輸出回路接線,,確保接觸良好,。
原因3:鋯管多孔鉑電極斷路。
處理方法:用數(shù)字萬(wàn)用表檢查鋯管內(nèi)阻,,在儀表規(guī)定的工作溫度下,,如果鋯管兩電極引線間的阻值大于100歐姆,,則應(yīng)更換鋯管。
四,、故障現(xiàn)象 儀表無(wú)論置于任何一檔,,示值均指示滿量程。
原因1:電極信號(hào)接反,。
處理方法:正確連接,。
原因2:鋯管電極脫落,,或經(jīng)長(zhǎng)期使用后鉑電極蒸發(fā),。
處理方法:檢查鋯管兩極間電阻,如果超過(guò)100歐姆,,則應(yīng)更換鋯管,。
五、故障現(xiàn)象 表頭指針抖動(dòng),。
原因1:放大器放大倍數(shù)過(guò)高,。
處理方法:檢修放大器,調(diào)整放大倍數(shù),。
原因2:接線接觸不良,。
處理方法:檢查并緊固接線端子。
原因3:插接件接觸不良,。
處理方法:清洗插接件,。
六、故障現(xiàn)象 輸出信號(hào)波動(dòng)大
原因1:取樣點(diǎn)位置不合適,。
處理方法:和工藝配合檢查,、更改取樣點(diǎn)位置。
原因2:燃燒系統(tǒng)不穩(wěn)定,,超負(fù)荷運(yùn)行或有明火沖擊鋯管,,氣樣流量變化大。
處理方法:和工藝配合檢查,,調(diào)整工藝參數(shù),,檢查、更換氣路閥件,。
原因3:樣氣帶水并在鋯管中汽化,。
處理方法:檢查樣氣有無(wú)冷凝水或水霧,鋯管出口稍向下傾斜改進(jìn)樣氣預(yù)處理系統(tǒng),。
工作原理
編輯
氧傳感器的關(guān)鍵部件是氧化鋯,,在氧化鋯元件的內(nèi)外兩側(cè)涂上多孔性鉑電極制成氧濃度差電池。它位于傳感器的頂端,。為了使電池保持額定的工作溫度,,在傳感器中設(shè)置了加熱器,。用氧分析儀內(nèi)的溫度控制器控制氧化鋯溫度恒定。氧化鋯氧量分析儀的構(gòu)成是由氧傳感器(又稱氧探頭,、氧檢測(cè)器),、氧分析儀(又稱變送器、變送單元,、轉(zhuǎn)換器,、分析儀)以及它們之間的連接電纜等組成。ROYTEC 型系列推薦,。 [
主要原理
編輯
氧化鋯探頭是利用氧化鋯濃差電勢(shì)來(lái)測(cè)定氧含量的傳感器,,其核心的氧化鋯管安置在一微型電爐內(nèi),位于整個(gè)探頭的頂端,。
氧化鋯管是由氧化鋯材料摻以一定量的氧化釔或氧化鈣經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后形成的穩(wěn)定的氧化鋯陶瓷燒結(jié)體,。由于它的立方晶格中含有氧離子空穴,因此在高溫下它是良好的氧離子導(dǎo)體,。因其這一特性,,在一定高溫下,當(dāng)鋯管兩邊的氧含量不同時(shí),,它便是一個(gè)典型的氧濃差電池,,在此電池中,空氣是參比氣,,它與煙氣分別位于內(nèi)外電極,。在實(shí)際的氧探頭中,空氣流經(jīng)外電極,,煙氣流經(jīng)內(nèi)電極,,當(dāng)煙氣氧含量P小于空氣氧含量P0(20.6%O2)時(shí),空氣中的氧分子從外電極上奪取4個(gè)電子形成2個(gè)氧離子,,發(fā)生如下電極反應(yīng):
O(P0)+4e-→2O-2
氧離子在氧化鋯管中迅速遷移到煙氣邊,,在內(nèi)電極上發(fā)生相反的電極反應(yīng):
2O-2 →O(P0)+4e-
由于氧濃差導(dǎo)致氧離子從空氣邊遷移到煙氣邊,因而產(chǎn)生的電勢(shì)又導(dǎo)致氧離子從煙氣邊反向遷移到空氣邊,,當(dāng)這兩種遷移達(dá)到平衡后,,便在兩電極間產(chǎn)生一個(gè)與氧濃差有關(guān)的電勢(shì)信號(hào)E,該電勢(shì)信號(hào)符合"能斯特"方程:
E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1)
式中R、F分別是氣體常數(shù)和法拉第常數(shù),,T是鋯管溫度(K), P0是空氣氧含量(20.6%O2), P 是煙氣含量,。由(1) 式可見(jiàn),在一定的高溫條件下(一般)600℃),,一定的煙氣氧含量便會(huì)有一對(duì)應(yīng)的電勢(shì)輸出,,在理想狀態(tài)下,其電勢(shì)值在高溫區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)氧含量。 在理想狀態(tài)下,,當(dāng)被測(cè)煙氣與參比氣濃度一樣時(shí),, 其輸出電勢(shì)E值為 0 mV, 但在實(shí)際應(yīng)用中,鋯管實(shí)際條件和現(xiàn)場(chǎng)情況均不是理想狀態(tài),。 故事實(shí)上的鋯管是偏離此值的,。實(shí)際上,一定氧含量鋯管輸出的電勢(shì)為理論值和本底電勢(shì)的和,,我們稱為無(wú)濃差條件下鋯管輸出的電勢(shì)值為本底電勢(shì)或稱為零位電勢(shì),, 此值的大小又在不同溫度下呈不同的值, 并且隨鋯管使用期延長(zhǎng)而變化,。 因此,, 如不對(duì)此情況處理,會(huì)嚴(yán)重影響整套測(cè)氧儀的準(zhǔn)確和探頭壽命,。
編輯
* 測(cè)量對(duì)象:各種工業(yè)爐窯煙氣,,混合氣體濃度
* 測(cè)量元件:氧化鋯管
1,、測(cè)氧范圍:0—20.6%O2或0--10%
2,、儀器精度:系統(tǒng)測(cè)氧基本誤差≤±2%滿量程值
3、變送器精度:1.0級(jí)(≤1.0%滿量程值)
4,、溫控精度:恒溫點(diǎn)的700±1℃
5,、響應(yīng)時(shí)間:≤3秒(達(dá)到90%的響應(yīng))
6、報(bào)警輸出:上,、下限節(jié)點(diǎn)輸出,,可選“常開”或“常閉”點(diǎn)
7、模擬量輸出信號(hào):4—20 mA ADC(負(fù)載0Ω—750Ω)對(duì)應(yīng)氧量0—10%O2或者0—20.6%O2
8,、本底修正范圍:-20 mV—+20 mV
9,、數(shù)顯形式:LED四位數(shù)碼管顯示
10、電源:AC220V±15%
11,、功耗:<6W(不包括加熱功率)
12,、加熱功率:約50W(平均值)可提供150W輸出功率
13、環(huán)境條件:溫度-20℃—60℃
相對(duì)濕度<90%
14,、檢測(cè)器約10Kg,,轉(zhuǎn)換器約5Kg
15、標(biāo)定方式:叁參數(shù)標(biāo)定,??諝恻c(diǎn)、標(biāo)準(zhǔn)氣點(diǎn),、工況點(diǎn),。